Es bastante simple. Como la velocidad es relativa, también lo es la energía. La velocidad que atribuye a algún objeto depende del marco. Lo que es físicamente interesante es la velocidad relativa entre los objetos. En el ejemplo de colisión perfectamente elástica: tome varios sistemas de coordenadas inerciales y calcule para cada uno la energía cinética total antes de la colisión y después de la colisión. Por ejemplo, puede tomar el sistema de coordenadas que se mueve conjuntamente con el centro de masa común de los objetos en movimiento, o el sistema de coordenadas que se mueve conjuntamente con uno de los objetos.
En un perfecto elástico
colisión, el impulso total antes y después de la colisión es la misma cantidad, y descubrirá que la energía cinética total es la misma cantidad antes y después de la colisión, ¡o puede averiguar qué sucede en una colisión perfectamente inelástica (como un mármol incrustado en un trozo de arcilla.) Utilizando el principio de conservación del impulso, puede calcular la velocidad del objeto de mármol en la arcilla después de la colisión inelástica. Encontrará que en todos los cuadros el cambio en la cantidad de energía cinética es el mismo. Ese cambio de energía cinética es el trabajo que se realiza sobre la arcilla, deformándola.
Summerizing : el concepto de energía cinética se combina perfectamente con el principio de relatividad del movimiento inercial; No surge ninguna inconsistencia.
Un cuerpo que se mueve con velocidad v tiene energía cinética 1 / 2mv ^ 2 pero otro marco que se mueve con la misma velocidad y dirección la energía cinética es 0. ¿Cómo?
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La energía no es absoluta, sino que depende del marco. Pero en cualquier marco inercial, se conserva. No se conserva en general en un marco no inercial.
Algunas técnicas para especialistas. Un marco no inercial tendrá un hamiltoniano que depende del tiempo. Esto significa que el tiempo no es una simetría. Esto significa que (por las ecuaciones de Hamilton) la energía no se conserva. Este es un caso particular del teorema de Noether.
Por simetría en este contexto, significa que si configura un experimento en este marco y luego lo configura nuevamente en un momento diferente, los resultados de los dos experimentos serán diferentes.
La energía cinética es como una forma de energía mecánica = producto escalar de la fuerza y la distancia movida. Cuando la velocidad relativa es cero, la distancia relativa es indeterminada ya que es parte del sistema de referencia (de donde su KE incluirá la del subsistema). A saber: un cuerpo elástico tensado sufre un “movimiento” en términos del cuerpo sin tensión. Conceptos similares se aplican a los fluidos.
El cálculo de la energía cinética requiere la entrada del parámetro de velocidad. Y con esta velocidad me refiero a la velocidad relativa. Dado que el marco inercial y el cuerpo en movimiento poseen la misma velocidad, la velocidad relativa será cero. Por lo tanto, KE general será cero.
El problema radica en el concepto de velocidad relativa. Es posible que haya observado que cuando dos autos se acercan entre sí, y usted está en uno de los autos, ve que el automóvil que va en la dirección opuesta viene muy rápido, y el que va delante de usted parece ser lento.
Se debe a la velocidad relativa, que viene dada por,
[matemáticas] v_ {AB} = v_ {A} – v_ {B} [/ matemáticas]
donde [math] v_ {AB} [/ math] es la velocidad de A con respecto a B, [math] v_ {A} [/ math] y [math] v_ {B} [/ math] es la velocidad de A y B respectivamente, con respecto al observador en el marco del suelo.
Si asignamos velocidad positiva a una dirección, la velocidad en su dirección opuesta será negativa (ya que la velocidad es un vector y tiene dirección).
Por lo tanto, la velocidad de los automóviles que se acercan entre sí desde lados opuestos se suman, y la velocidad del automóvil que va en la misma dirección sería menor para un observador en cualquiera de los automóviles.
Por lo tanto, volviendo a su pregunta, si las dos velocidades del observador son las mismas, el término [matemática] v_ {AB} [/ matemática] obtiene [matemática] 0 [/ matemática] y, por lo tanto, la energía cinética (que es [matemática] \ frac {1} {2} mv ^ 2 [/ math]) también obtiene [math] 0. [/ math]
¡Espero que hayas recibido tu respuesta! 🙂
PD: La velocidad de B con respecto a A en la fig. 2 es [matemáticas] 40-30 = 10 \ frac {m} {s} [/ matemáticas]
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